THIẾT kế TRẠM xử lý và cấp nước CÔNG SUẤT 1500m3 NGÀY đêm

Xã Hưng Long huyện Bình Chánh một vùng ven của thành phố Hồ Chí Minh, nguồn nước sử dụng của các hộ dân ở đây chủ yếu là các giếng đào, giếng khoan với chất lượng nước không đảm bảo vệ s

Chương 1 :

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

1.1./ ĐẶT VẤN ĐỀ :

Hiện nay tại thành phố Hồ Chí Minh nhu cầu sử dụng nước khoảng 1,6 triệu

m3/ngày, trong đó công suất cấp nước của Tổng công ty cấp nước thành phố (Sawaco) là hơn 1,2 triệu m3/ngày với tỷ lệ dân số được cấp nước khoảng 70% và tập trung chủ yếu ở nội thành

Xã Hưng Long huyện Bình Chánh một vùng ven của thành phố Hồ Chí Minh, nguồn nước sử dụng của các hộ dân ở đây chủ yếu là các giếng đào, giếng khoan với chất lượng nước không đảm bảo vệ sinh, nhiễm phèn, nhiễm mặn Vì vậy làm sao để có thể giải quyết vấn đề nước sạch đảm bảo vệ sinh, chất lượng tốt phục vụ cho nhu cầu của người dân nơi đây là một trong những vấn đề được chính quyền thành phố và chính quyền địa phương quan tâm hàng đầu

1.2./ TÍNH CẤP THIẾT :

Nước sạch cho ăn uống, sinh hoạt là nhu cầu thiết yếu trong đời sống hàng ngày của con người và đang trở thành đòi hỏi bức bách trong việc bảo vệ sức khoẻ nhân dân cũng như trong sự nghiệp công nghiệp hoá – hiện đại hoá Trong thực tế, nhiều công trình cấp nước sạch đơn giản, quy mô nhỏ cỡ gia đình cho đến các nhà máy nước công nghiệp hiện đại quy mô lớn đang được xây dựng, mang lại nhiều tiện ích cho người dân Tuy nhiên ở nhiều nơi, nhiều lúc các công trình xử lý nước sạch cho nông thôn chưa được áp dụng phù hợp Vì vậy lựa chọn mô hình xử lý nước phù hợp và triển khai mô hình hợp lý có thể cải thiện chất lượng cuộc sống của người dân giảm bệnh tật, đảm bảo sự bình đẳng giữa các thành phần sử dụng nước, giảm cách biệt giữa thành phố và nông thôn

Ngoài ra, theo chỉ thị 200 TTg ngày 29/04/1994 của Thủ tướng chính phủ thì

“Bảo đảm nước sạch, bảo vệ môi trường ở nông thôn là trách nhiệm của mọi ngành, mọi chính quyền, mọi tổ chức và mọi công dân Các ngành, các địa phương phải có trách nhiệm cao và chỉ đạo cụ thể để thực hiện cho được chương trình đã xác định Đây là vấn đề rất cấp bách, phải được tổ chức thực hiện nghiêm túc và thường xuyên” Và theo chỉ đạo của UBND thành phố thì từ nay

cho đến năm 2010 phải đảm bảo 90% dân số thành phố phải được sử dụng nước sạch

Chính nhu cầu cấp thiết là cần có nguồn nước sạch cho nhân dân sử dụng, đề tài: “ Thiết kế Trạm xử lý và cấp nước tập trung công suất 1.500m3/ngày đêm tại xã Hưng Long – huyện Bình Chánh – thành phố Hồ Chí Minh” nhằm đáp ứng nhu cầu trên

1.3./ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN :

Thiết kế Trạm xử lý và cấp nước tập trung công suất 1.500m3/ngày đêm tại xã Hưng Long – huyện Bình Chánh – thành phố Hồ Chí Minh

1.4./ NỘI DUNG LUẬN VĂN :

 Thu thập số liệu phục vụ cho việc thiết kế

 Xác định nhu cầu dùng nước

 Phân tích số liệu để tính toán thiết kế

 Đề xuất công nghệ xử lý

 Tính toán các công trình đơn vị

 Khái toán giá thành

 Đề xuất các biện pháp quản lý và vận hành trạm cấp nước

 Thực hiện bản vẽ:

-Mặt bằng trạm xử lý nước

-Mặt cắt dọc các công trình theo cao trình mực nước

-Chi tiết các công trình đơn vị

Chương 2 :

TỔNG QUAN KHU VỰC THIẾT KẾ

2.1./ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN :

2.1.1) Vị trí địa lý :

Xã Hưng Long thuộc huyện Bình Chánh nằm về phía Tây của thành phố Hồ Chí Minh Xã có tổng diện tích đất tự nhiên là 13,01 km2 chiếm 5,14% diện tích toàn huyện Ranh giới của xã như sau :

- Phía Đông : giáp xã Quy Đức huyện Bình Chánh

- Phía Tây: giáp xã An Phú Tây

- Phía Nam: giáp huyện Cần Giuộc tỉnh Long An

- Phía Bắc : giáp sông Cần Giuộc

2.1.2) Địa hình :

Địa hình xã Hưng Long thuộc địa hình thấp có cao độ biến động từ 1,5–0,5 m, nghiêng và thấp dần theo hướng Tây Bắc – Đông Nam và đông bắc Tây Nam Khu vực cấp nước có địa hình bằng phẳng, cao độ tự nhiên từ 0,6–1,5m Hệ thống giao thông gồm Quốc lộ 1A, đường Đoàn Nguyễn Tuấn, cấp phối sỏi đỏ

dài 2km và các đường nhỏ khác tổng chiều dài khoảng 20km

2.1.3) Đặc điểm khí hậu :

Xã Hưng Long thuộc địa bàn thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, cận xích đạo với chế độ nhiệt tương đối ổn định, quanh năm cao

Hàng năm có 2 mùa rõ rệt:

- Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11

- Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau

Hai hướng gió chủ yếu trong năm là hướng Tây Nam chiếm tần suất 66% và hướng Đông Nam với tần suất 22%

2.2./ KINH TẾ XÃ HỘI :

2.2.1) Dân số và lao động :

-Số nhân khẩu: 11.272 dân

- Mật độ dân số: 867 người/km2

- Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên ở mức 1,2%/năm; tỷ lệ tăng cơ học ở mức 5,76%/năm

2.2.2) Phát triển kinh tế:

- Công nghiệp và xây dựng tăng bình quân 24%/năm (trong đó công nghiệp chế biến tăng 20%/năm, xây dựng tăng 27%/năm); các nghành dịch vụ tăng bình quân 17,5%/năm; nông lâm ngư nghiệp tăng bình quân 2%/năm

- Tỷ trọng công nghiệp và xây dựng đạt 85,66% (trong đó công nghiệp chiếm 42%, xây dựng chiếm 58%); tỷ trọng các nghành dịch vụ đạt 9,61%; tỷ trọng nông lâm ngư nghiệp đạt 4,735%

- Nghành nông nghiệp : Phát triển nông nghiệp gắn liền với phát triển đô thị

xanh sạch, bảo vệ và cải thiện môi trường sinh thái, tạo cảnh quan đẹp phục vụ nhu cầu giải trí và du lịch Tích cực chuyển đổi cơ cấu trong nghành nông nghiệp theo hướng phát triển cây trồng vật nuôi có giá trị cao, nâng cao hiệu quả sản xuất và gia tăng giá trị của nghành nông nghiệp, giành quỹ đất phục vụ cho quá trình đô thị hóa

- Nghành công nghiệp chế biến : phát triển công nghiệp theo hướng đa dạng

hóa nghành nghề, ưu tiên phát triển các nghành có tạo ra sản phẩm có hàm lượng công nghệ, kỹ thuật cao hoặc sử dụng công nghệ hiện đại, tiên tiến Phát triển công nghiệp gắn với bảo vệ môi trường Tập trung phát triển các nghành công nghiệp sạch Kiên quyết di dời các nghành gây ô nhiễm nặng và không có khả năng xử lý ô nhiễm vào các khu công nghiệp tập trung

- Nghành dịch vụ : phát triển các nghành dịch vụ theo hướng mở rộng giao

lưu hàng hóa kết hợp với việc sắp xếp lại các chợ nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng và phát triển kinh doanh của nhân dân; đồng thời kiên quyết lặp lại trật tự văn minh đô thị

2.2.3) Cơ sở hạ tầng:

a Cấp điện:

Nguồn cung cấp điện cho xã Hưng Long là các trạm biến điện nguồn của lưới truyền tải điện quốc gia Ngoài ra, xã Hưng Long kết hợp với huyện Bình Chánh tăng cường nâng cấp cải tạo lưới điện chưa đạt yêu cầu kỹ thuật bằng nguồn vốn của địa phương nhằm đảm bảo an toàn và cung cấp đầy đủ điện cho nhân dân

b Cấp nước:

Nguồn nước chủ yếu hiện nay ở đây là các trạm cấp nước tập trung công suất từ 500 -1.000 m3/ngày.đêm do đơn vị cấp nước của thành phố là Trung tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường nông thôn – trực thuộc Sở nông nghiệp và phát triển nông thôn quản lý Tuy nhiên hiện nay còn ấp 1 đến ấp 7 xã Hưng Long vẫn chưa có nguồn nước hợp vệ sinh

Đến năm 2010, dự kiến xã Hưng Long sẽ có thêm các nguồn nước do SAWACO đầu tư trên địa bàn huyện Bình Chánh như nước ngầm của nhà máy nước ngầm Bình Hưng công suất 30.000 m3/ngày.đêm, nhà máy nước Kênh Đông Củ Chi công suất 150.000 m3/ngày.đêm

Ngoài ra còn có một số nguồn nước khác của hệ thống tư nhân và các hộ tự khoan nhưng thường không đạt tiêu chuẩn

c Thoát nước:

Hệ thống thoát nước chính vẫn qua hệ thống sông Cần Giuộc Đến năm 2010, huyện Bình Chánh và xã Hưng Long tăng cường khơi thông dòng chảy nối ra các kênh rạch để phục vụ cho việc tiêu thoát nước nhanh

d Giao thông:

Hiện nay, kinh tế đang trên đà phát triển làm cho bộ mặt cơ sở hạ tầng huyện Bình Chánh nói chung và xã Hưng Long nói riêng được nâng lên rõ rệt Các tuyến đường giao thông đã được mở rộng, nâng cấp và nhiều đường nhỏ, các con hẻm đều đã được tráng xi măng sạch đẹp

2.3./ ĐỊA CHẤT KHU VỰC :

2.3.1) Địa chất công trình:

Riêng tại khu vực xây dựng trạm, theo kết quả khảo sát địa hình do Xí nghiệp

tư vấn xây dựng thuộc Công ty xây dựng và tư vấn đầu tư thực hiện có kết quả như sau:

1 CH 3.10 Đất sét lẩn đất bột ,màu xám đậm, độ dẻo cao, rất mềm

2 SC 0.90 Cát to lẩn đất sét và sạn ,màu xám đậm, bời rời

3 CL 1.20 Đất sét lẩn đất bột và cát nhuyễn ,màu xám vàng, độ dẻo trung bình, cứng

4 SC 3.50 Cát nhuyễn lẩn đất sét, màu xám vàng, bời rời

5 SM 3.90 Cát nhuyễn lẩn đất sét, màu vàng, bời rời

6 CH 1.60 Đất sét lẩn đất bột và cát nhuyễn, màu xám trắng, độ dẻo trung bình, rất cứng

7 SM 2.30 Cát nhuyễn lẩn đất sét, màu vàng, bời rời

8 CH 1.30 Đất sét lẩn đất bột và cát nhuyễn, màu xám vàng, độ dẻo trung bình, rất cứng

9 SM 0.90 Cát trung đến nhuyễn lẩn đất bột, màu xám vàng, chặt vừa

10 CH 1.45 Đất sét lẩn đất bột ,màu xám , độ dẻo cao, cứng

2.3.2) Địa chất thủy văn :

Theo kết quả điều tra địa chất thủy văn của Liên đoàn địa chất thủy văn và địa chất công trình miền Nam, trong trầm tích bở rời Kainozoi vùng thành phố Hồ Chí Minh có 5 phân vị chứa nước chủ yếu: nước lỗ hổng trong trầm tích Holocen, nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen, nước lỗ hổng trong trầm tích sản phẩm Pliocen dưới, nước lỗ hổng trong các trầm tích Pliocen trên, nước lổ

rổng trong trầm tích Miocen Sau đây là sự mô tả sơ lược các phân vị chứa nước có trong khu vực

° Tầng chứa nước Holocen (qh ) :

Trầm tích Holocen có nguồn gốc rất đa dạng: trầm tích sông, hỗn hợp sông biển, biển Chúng phân bố chủ yếu phần lớn diện tích huyện Bình Chánh Thành phần đất đá chứa nước chủ yếu là bột, bột sét, cát mịn chứa nhiều sản phẩm mùn thực vật Chiều dày tầng chứa nước thay đổi từ 1-2m đến 10-15m, ít nơi đến 20-30m

Các kết quả điều tra cho thấy: tầng chứa nước Holocen có khả năng chứa nước rất kém, rất nghèo nước, lưu lượng từ 0,12l/s đến 0,33l/s Mực nước tĩnh thường nông mùa mưa từ 0,2-0,3m nhưng về mùa khô mực nước hạ xuống đến 4-5m cách mặt đất Tại một số vùng thuộc bãi bồi cao, trầm tích Holocen có khả năng chứa nước tốt hơn Nước sử dụng tốt cho các hộ gia đình nhưng mùa khô giếng tầng này bị cạn kiệt Tầng chứa nước có quan hệ thủy lực với nước sông, bị ảnh hưởng trực tiếp bởi thủy triều và tiếp thu nguồn cung cấp nước mưa

Tóm lại, nước trong trầm tích Holocen tuy phân bố trên diện rộng nhưng khả năng chứa nước kém, chiều dày nhỏ và rất dễ bị nhiễn bẫn nên không thể khai thác sử dụng làm nguồn cung cấp nước tập trung cho sinh hoạt và sản xuất

° Tầng chứa nước Pliestocen (qp) :

Tầng phân bố trên diện rộng ở phần phía bắc thành phố với tổng diện tích lộ trên 500km2 Phần còn lại bị phủ bởi các trầm tích Holocen và chìm xuống ở độ sâu 30-40m Thành phần đất đá chứa nước là cát hạt trung thô lẫn sạn và thường bên trên các lớp chứa nước hạt thô đều có lớp sét, sét bột ít thấm nước Trầm tích Pleistocen có thể phân ra hai lớp chứa nước: lớp trên dày 10-35m và lớp dưới dày 30-80m Giữa lớp trên và lớp dưới ngăn cách nhau bởi lớp sét và bột dày từ 5-15m duy trì không liên tục

Chiều dày của tầng rất thay đổi từ trên dưới 10m ở phía bắc Củ Chi đến 30m

ở Hóc Môn hay lớn hơn ở phía tây Lê Minh Xuân (Bình Chánh) Trong khi đó chiều dày thực tế của tầng chứa nước trung bình vào khoảng 50-70% chiều dày chung Số còn lại là mái, các lớp kẹp, thấu kính sét

Động thái nước dưới đất trong trầm tích Pleistocen thay đổi theo mùa rõ rệt và chịu ảnh hưởng của triều

Do đặc điểm của tầng chứa nước Pleistocen: diện xuất lộ trên bề mặt tương đối rộng, tiếp thu nguồn bổ cập từ nước mưa, nước sông vừa là đối tượng khai thác, sử dụng rất rộng rãi cho nông nghiệp, công nghiệp và cả dân sinh nên tầng chứa nước này rất dễ bị nhiễm bẩn, với hàm lượng NO3- hơi cao (6-15mg/l), có NO2- và thường chứa lượng vi sinh cao hơn tiêu chuẩn cho phép khi khai thác nhiều có khả năng gây ra nhiều tai biến đối với môi trường nước dưới đất

° Tầng chứa nước lổ rổng trong các trầm tích Pliocen trên (n22):

Tầng chứa nước lổ rỗng trong trầm tích Pliocen trên rất phong phú, có khả năng đáp ứng nhu cầu cung cấp nước rất lớn cho thành phố Hồ Chí Minh Đặc biệt là vùng nghiên cứu (Hóc Môn, Bình Chánh) có thể đạt hàng trăm nghìn

m3/ngày cho mỗi vùng Một khả năng hiện thực là: khai thác đồng thời hai tầng chứa nước trong cùng một giếng khai thác thì tăng lưu lượng lên rất lớn và hiệu quả kinh tế cao hơn Tuy nhiên cũng cần đầu tư nghiên cứu thêm, nhất là cần phải mở rộâng phạm vi nghiên cứu tầng chứa nước này về phía tây

° Tầng chứa nước lổ rổng trong các trầm tích Pliocen dưới (n12):

Tầng chứa nước trong trầm tích Pliocen dưới có mức độ giàu nước từ giàu đến trung bình Khu vực nghiên cứu nằm trên khu vực giàu nước trung bình Tỷ lưu lượng các giếng khoan đạt từ 0,358–0,797 l/s.m Lưu lượng khai thác đều trên 15-29m3/h Chất lượng nước cũng rất tốt Tổng khoáng hóa 0,09–0,57 g/l, thường gặp là 0,5g/l Nước cũng thuộc loại HCO3 ,HCO3Cl

Tóm lại, tầng chứa nước Pliocen dưới là một đối tượng có triển vọng cung cấp nước quy mô vừa và lớn Tuy nhiên từ trước đến nay, tầng chứa nước này chưa phải là đối tượng điều tra chính, nên các giai đoạn tìm kiếm, thăm dò trước đây đều ít đầu tư công trình để nghiên cứu chi tiết do đó mức độ nghiên cứu còn sơ lược, chưa đánh giá hết khả năng và triển vọng của tầng chứa nước này

° Tầng chứa nước Miocen (n31):

- Tầng chứa nước Miocen không lộ trên bề mặt, phân bố khoảng nửa diện tích phía nam sông Sài Gòn, bị phủ trực tiếp bởi tầng chứa nước Pliocen dưới n1

và phủ trực tiếp trên các thành tạo đá gốc Mesozoi Thành phần thạch học chủ yếu như sau :

+ Phần trên hạt mịn không chứ nước gồm bột, bột sét phong hóa laterit cứng chắc, bề dày 1,5 -35 mét và thường gặp ở độ sâu 90 mét – 343 mét

+ Phần dưới là cuội sạn sỏi, cát lẫn sạn, cát mịn, có khả năng chứa nước Đây là tầng chứa nước áp lực rất cao Bề dày tầng 3 – 70 mét và có xu hướng dát mỏng về phía ranh giới phân bố Thường gặp mái ở độ sâu 116 mét – 350 mét và đáy ởø độ sâu 123,6 mét – 420 mét

- Tầng chứa nước này hiện còn ít được nghiên cứu và khai thác do nằm sâu Công tác quan trắc cho thấy chu kỳ mực nước dao động mực nước sâu nhất thường vào mùa khô và cao nhất vào mùa mưa Biên độ dao động mực nước chênh lệch trong năm lớn nhất từ 0,22 mét – 1,53 mét Nguồn cấp nước chủ yếu cho tầng này là thấm xuyên từ tầng nằm kề hay tại các cửa sổ thủy lực

2.4./ HIỆN TRẠNG CUNG CẤP VÀ SỬ DỤNG NƯỚC :

Chương trình sử dụng nước sạch nông thôn ở thành phố được triển khai từ năm 1997 Do đặc điểm của khu vực là dân cư phân tán trên địa bàn rộng nên hệ thống cấp nước của thành phố hầu như không có Theo thống kê năm 2006 và định hướng phát triển đến năm 2010 thì trên địa bàn xã Hưng Long, tình hình nước sử dụng ở nông thôn như sau:

- Sử dụng nước hợp vệ sinh : 60,7 % số hộ

- Sử dụng nước giếng : 25,6 % số hộ

- Sử dụng nguồn nước khác : 13,7 % số hộ

- Đến năm 2010, phấn đấu nước sinh hoạt bình quân đầu người đạt 120 lít/người/ngày và nước phục vụ sản xuất công nghiệp bình quân đạt 50

m3/ha.ngày.đêm

Chương 3 :

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

3.1./ LỰA CHỌN NGUỒN NƯỚC :

3.1.1) Các nguồn nước cấp:

Chất lượng nước nguồn có một ý nghĩa vô cùng quan trọng cho quá trình xử lý nước do vậy trong những điều kiện cho phép cần chọn nguồn nước có chất

lượng tốt nhất để có được hiệu quả cao trong quá trình xử lý

Khu vực thiết kế có hệ thống kênh rạch chằn chịt nhưng bị ô nhiễm nặng và chủ yếu là kênh rạch nhỏ Mặt khác, nguồn nước ngầm ở đây có chất lượng và trữ lượng tốt, cho nên nguồn nước được lựa chọn ở đây là nguồn nước ngầm thuộc tầng chứa nước Pliocen trên (n22) có độ sâu 200 mét

3.1.2) Một số định nghĩa:

+ Nước trong đới thông khí: đới thông khí là lớp đất đá giới hạn từ mặt đất

đến bề mặt nước ngầm thấm nước Trong đới này, không khí có thể tự do lưu thông nhưng không hoàn toàn bão hòa nước Nước trong đới thông khí bao gồm đủ các dạng: nước không trọng lực, nước mao dẫn và nước trọng lực, ở các trạng thái lỏng hoặc hơi

+ Nước ngầm: là loại nước trọng lực dưới đất ở trong tầng chứa nước thứ nhất

kể từ trên mặt xuống Phía trên tầng nước ngầm thường không có lớp cách nước che phủ và nước trọng lực không chiếm hết toàn bộ bề dày của đất đá thấm nước, nên bề mặt của nước ngầm là một mặt thoáng tự do Điều này quyết định tính chất không có áp của nước ngầm Trong một số trường hợp, trong đới thông khí có thấu kính cách nước nằm đè lên bề mặt nước ngầm sẽ làm cho nước ngầm có áp lực cục bộ

3.1.3) Ô nhiễm nguồn nước:

Ô nhiễm nước là sự thay đổi có xu hướng bất lợi cho môi trường nước hoàn toàn hay đại bộ phận do các hoạt động kinh tế kỹ thuật của con người gây ra

các mặt thành phần vật lý, hóa học của nước và sự phong phú của các loài sinh vật trong nước

Những chất thải phát sinh do các hoạt động của con người theo thời gian ngấm dần vào nguồn nước tích tụ dần và dẫn đến làm hư hỏng nguồn nước Đồng thời với sự phát triển của công nghiệp hiện nay cộng với sự khai thác nước ngầm quá mức làm cho các chất ô nhiễm thấm sâu vào các tầng đất ngầm Tuy việc đun sôi, nấu nướng có thể loại bỏ vi khuẩn và một vài chất có hại nhưng đồng thời cũng làm phân hủy một số khoáng chất trong nước ngầm, kim loại nặng và một số chất độc hại vẫn còn

3.1.4) Các thông số đánh giá ô nhiễm nguồn nước :

3.1.4.1) Các chỉ tiêu vật lý :

a Độ đục :

Nước nguyên chất là một môi trường trong suốt và có khả năng truyền sáng tốt, nhưng khi trong nước có tạp chất huyền phù, cặn lắng lơ lửng, các vi sinh vật và cả các hóa chất hòa tan thì khả năng truyền sáng của nước bị giảm đi Dựa trên nguyên tắc đó mà người ta xác định độ đục của nước Nước có độ đục cao tức là nước có nhiều tạp chất chứa trong nó và do vậy khả năng truyền sáng qua nước giảm

b Các chất gây mùi vị trong nước :

Các chất khí và các chất hòa tan trong nước làm cho nước có mùi vị Nước dưới đất trong tự nhiên có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hay mùi đặc trưng của các chất hòa tan trong nó như mùi clo, mùi amoniac, mùi hydrosunfua Nước cũng có thể có vị ngọt, vị chát tùy theo thành phần và hàm lượng các muối hòa tan trong nước

c Độ cứng :

Các hợp chất của canxi, magiê dưới dạng ion hoá trị II chứa trong nước tạo nên nước cứng Trong quá trình xử lý nước rất được chú ý, chia làm 3 loại là : độ cứng tổng cộng, độ cứng tạm thời, độ cứng vĩnh cửu Phần lớn độ cứng của nước tạo ra do tiếp xúc với đất đá Do hoạt động của các vi khuẩn, CO2 được tạo ra, nước trong đất có chứa nhiều CO2 và hàm lượng CO2 này cân bằng với H2CO3kết quả là pH của nước giảm

Protein NH4+

Nitrosomonas Nitrobacto

Quá trình oxy hóa

Tùy theo hàm lượng CaCO3 có trong nước, người ta chia nước ra làm 4 loại:

Loại nước Độ cứng (mg CaCO 3 /l)

d Các chất phóng xạ trong nước :

Nước nhiễm phóng xạ do sự phân hủy phóng xạ trong nước thường có nguồn gốc từ các nguồn chất thải, phóng xạ gây nguy hại cho sự sống nên độ phóng xạ trong nước là một chỉ tiêu quan trọng về chất lượng nước

3.1.4.2) Các chỉ tiêu hóa học :

a Khí hydrosunfua H 2 S :

Khí hydrosunfua là sản phẩm của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ, phân rác có trong khí thải Khí hydrosunfua làm cho nước có mùi trứng thối khó chịu và rất độc hại gây ảnh hưởng đến sức khoẻ Ngoài ra nếu nồng độ cao có thể gây ăn mòn vật liệu

b Các hợp chất của nitơ: NH4+, NO2-, NO3

-Các hợp chất của nitơ trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong tự nhiên, trong các chất thải và các nguồn phân bón mà con người trực tiếp hay gián tiếp đưa vào nước Các hợp chất này thường tồn tại dưới dạng ion amonium, nitrit, nitrat và cả dạng nguyên tố (N2) Các quá trình sinh thành các hợp chất nitơ cho theo sơ đồ dưới đây :

- Dựa vào sơ đồ trên, ta có thể thấy rằng tùy theo mức độ có mặt của nitơ trong nước mà ta có thể biết được mức độ ô nhiễm của nguồn nước Ta có thể suy ra một số kết luận sau :

+ Nếu nước chứa NH4+ và nitơ hữu cơ: nước mới bị nhiễm bẩn và nguy hiểm + Nếu nước chủ yếu chứa NO2-: nước bị nhiễm bẩn thời gian dài hơn và ít nguy hiểm hơn

+ Nếu nước chủ yếu chứa NO3-: quá trình oxy hóa đã kết thúc

+ Ở điều kiện hiếm khí, NO3- sẽ bị khử thành N2 bay lên Ammonium là chất gây nhiễm độc trầm trọng cho nước đặc biệt là cho các loài thủy sản sống trong nước

c Các hợp chất của axit cacbonic:

Các hợp chất của axit cacbonic có vai trò quyết định trong sự ổn định của nước trong tự nhiên Chúng tồn tại dưới dạng của phân tử không phân ly của axit cacbonic (H2CO3), phân tử khí cacbonic hòa tan (CO2), dạng phân ly thành bicacbonic (HCO3-) Trong tổng thành phần phân tử dạng không phân ly, axit cacbonic hòa tan chỉ chiếm 0,2% còn lại là 99,8% tồn tại ở dạng khí CO2 hòa tan

Vì vậy ta coi nồng độ CO2 hòa tan trong nước là đặc trưng của cả CO2, HCO3-, CO3- với độ pH của nước Tương quan này được biểu hiện trên đồ thị sau :

d Sắt và mangan :

Trong nước dưới đất, sắt thường tồn tại dưới dạng hóa trị II kết hợp với các gốc hydrocacbonat, sunfat, clorua Khi tiếp xúc với ôxi hay các chất ôxi hóa , sắt

II bị ôxi hóa thành sắt III và kết tủa dưới dạng bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ Nước thiên nhiên thường có hàm lượng sắt lớn hơn 30mg/l đôi khi cao hơn

Cũng như sắt, mangan thường có trong nước dưới đất với hàm lượng nhỏ hơn hay ít vượt qua 2mg/l Việc nước dưới đất chứa sắt hay mangan với hàm lượng lớn hơn 0,5mg/l sẽ làm cho nước có mùi tanh khó chịu, các cặn sắt kết tủa làm giảm khả năng vận chuyển nước của thiết bị

e Các hợp chất có photphat :

Khi nguồn nước bị nhiễm bẩn phân rác và các hợp chất hữu cơ, quá trình phân hủy giải phóng ion PO43- Sản phẩm của quá trình có thể tồn tại ở dạng H2PO4-, HPO42-, PO42-, PO43-, các hợp chất hữu cơ photpho… Khi trong nước có hàm lượng photpho cao sẽ thúc đẩy quá trình phì dưỡng

f Các hợp chất sunfat :

Ion sunfat SO42- có trong nước do khoáng chất hay có nguồn gốc hữu cơ, với hàm lượng sunfat lớn hơn 250mg/l nước sẽ gây tổn hại đến sức khỏe con người Hàm lượng SO42- lớn hơn 300mg/l nước sẽ có tính xâm thực mạnh với bêtông

Ở điều kiện yếm khí, SO42- phản ứng với các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn khử sunfat thành khí H2S mang tính độc hại Đó là sự khử sinh hóa của sunfat ở nước Để sinh sống các vi khuẩn sunfat cần phải có chất hữu cơ Quá trình này xảy ra theo phương trình phản ứng sau :

g Các hợp chất clorua :

Clo tồn tại trong nước dưới dạng ion Cl- Ở nồng độ cho phép không gây độc hại, ở nồng độ cao (trên 250mg/l) làm cho nước có vị mặn Các nguồn nước dưới đất có thể có hàm lượng clo lên tới 500 – 1000mg/l Sử dụng nguồn nước có hàm lượng clo cao có thể gây bệnh thận Khi nồng độ Cl- trong nước cao thì giá trị sử dụng của nguồn nước giảm vì hàm lượng Cl- trong nước được coi là một yếu tố quan trọng khi lựa chọn nguồn nước cung cấp cho sinh hoạt Nồng độ Cl- được dùng để kiểm soát quá trình khai thác nước dưới đất ở những nơi có hiện tượng xâm thực mặn Các muối clorua đi vào trong nước với những nguồn khác nhau: + Từ các thành phần clorua có trong đất

+ Sự xâm nhập của nước biển vào sâu trong đất liền

Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh khác

Nhóm vi sinh có hại bao gồm các vi trùng gây bệnh, các loại rong, rêu, tảo Nhóm này cần loại bỏ trước khi đi nước vào sử dụng Trong nước dưới đất, khi bị

ô nhiễm thường xuất hiện các vi trùng gây bệnh Đây là các vi trùng trong nước gây bệnh lỵ, thương hàn, dịch tả, bại liệt … Việc xác định sự có mặt của các vi trùng gây bệnh thường rất khó và mất rất nhiều thời gian do sự đa dạng về chủng loại Vì vậy trong thực tế thường áp dụng phương pháp chỉ số vi trùng đặc trưng Nguồn gốc của các vi trùng trong nước là các nguồn nhiễm bẩn như rác, chất thải người và động vật Trong chất thải của người và động vật luôn có vi khuẩn E-coli (Escherichia coli thuộc nhóm Coliforms) sinh sống và phát triển Sự có mặt của E-coli trong nước chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩn bởi phân rác, chất thải của người và động vật có khả năng tồn tại các vi trùng gây bệnh Số lượng E-coli nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn của nước Đặc tính của vi khuẩn E-coli là khả năng tồn tại cao hơn các loài vi khuẩn khác, từ đó cho thấy nếu nguồn nước được xử lý không còn vi khuẩn E-coli thì coi như cũng không còn các loại vi trùng gây bệnh khác Mặc khác, việc xác định số lượng vi khuẩn E-coli thường đơn giản và nhanh chóng cho nên loại vi khuẩn này được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức nhiễm bẩn do vi trùng gây bệnh trong nước

3.2./ ĐẶC TRƯNG NGUỒN NƯỚC :

Trạm xử lý nước tập trung dự kiến được xây dựng trên khu đất 1.200m2 kế bên UBND xã Hưng Long tại đường Đoàn Nguyễn Tuấn, thuộc ấp 1 xã Hưng Long, huyện Bình Chánh Nguồn nước khai thác được lấy tại tầng Pliocen dưới 1

2

n có độ sâu từ 209 -230 mét Nguồn nước tính toán cho thiết kế được lấy tại giếng khoan thăm dò Þ49, và được lấy trực tiếp tại miệng giếng theo các yêu cầu kỹ thuật lấy mẫu được quy định Kết quả được xét nghiệm tại phòng thí nghiệm Khoa Môi trường Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM vào ngày 05/02/2009 và Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm

Bảng 3.1 – Kết quả phân tích chất lượng nước nguồn

233-1999

TCVN 5944-1995

(Nguồn : Trung tâm Nước Sinh hoạt và Vệ sinh Môi trường Nông thôn Tp.HCM)

KPH: không phát hiện

3.3./ TIÊU CHUẨN NƯỚC CẤP CHO SINH HOẠT :

Nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt phải không màu, không mùi vị lạ, không chứa các chất độc hại, các vi trùng và các tác nhân gây bệnh Hàm lượng các chất hòa tan không vượt quá tiêu chuẩn cho phép Hiện nay ở nước ta áp dụng

“Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống” (Ban kèm theo quyết định của Bộ trưởng Bộ

Y tế số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18/4/2002) (Xem phụ lục)

Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt (đô thị loại 1 – ngoại vi):120 lít/người.ngày

- Công nghệ đơn giản, dễ vận hành

- Tính toán thiết kế dựa trên :

+TCXD 33 - 2006: Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế

+ TCXD 233 -1999 : Các chỉ tiêu lựa chọn nguồn nước mặt – nước ngầm phục vụ hệ thống cấp nước sinh hoạt

+ Nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt theo tiêu chuẩn kèm theo Quyết định số 1329/2002/BYT-QĐ ngày 18/04/2002 của Bộ Y tế

3.4.2) Kinh tế :

- Chi phí đầu tư và xử lý thấp

- Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cần phải đảm bảo :

+ Giá thành đầu tư xây dựng thấp, trung bình khoảng từ 3 tỷ đến dưới 10 tỷ đồng cho một trạm cấp nước có công suất từ 500m3/ngày.đêm đến 2000

m3/ngày.đêm

+ Chi phí quản lý hàng năm

+ Chi phí xây dựng cho 1 m3 nước thấp, trong khoảng từ 2.500.000 đồng – 4.800.000 đồng cho một m3 nước

+ Chi phí điện năng, hóa chất cho 1 m3 nước

3.4.3) Môi trường :

- Công nghệ lựa chọn phải ít gây ô nhiễm cho môi trường

- Ít sử dụng hóa chất, tận dụng những vật liệu thiên nhiên

- Phải có phương án xử lý chất thải trước khi thải ra môi trường

3.5./ XỬ LÝ NƯỚC NGẦM :

3.5.1) Khử sắt trong nước ngầm :

3.5.1.1) Các phương pháp làm thoáng :

° Làm thoáng đơn giản – lọc :

Hình 3.1 - Sơ đồ làm thoáng đơn giản – lọc

- Ưu điểm: + Có thể áp dụng đối với công suất bất kỳ

+ Công trình đơn giản, hiệu quả xử lý cao, ổn định

+ Cho chu kỳ lọc dài do tổn thất áp lực của lớp vật liệu tăng chậm

° Làm thoáng tự nhiên – lắng tiếp xúc – lọc:

Hình 3.2 - Sơ đồ làm thoáng, lắng, lọc nhanh

- Công nghệ này thường ứng dụng khi chất lượng nước ngầm có: chứa sắt có nồng độ nhỏ hơn 25mg/l, độ kiềm ≥ 2mgđ/l, nồng độ H2S≤ 0,2mg/l, NH4+<1mg/l, độ oxy hoá ≤ 0,15Fe2+, pH sau làm thoáng ≥ 6,8

- Ưu điểm: + Có thể dùng với bất kì công suất nào

+ Công trình gọn, dễ vận hành, ổn định

° Làm thoáng cưỡng bức – lắng – lọc trong

Giếng Phun mưa lên

mặt bể lọc Bể lọc nhanh nước sạch Bể chứa

Giếng Thùng

quạt gió

Bể lắng

Bể lọc chứa Bể Chất khử trùng

Hình 3.3 - Sơ đồ làm thoáng cưỡng bức, lắng tiếp xúc,lọc

- Công nghệ này thường áp dụng cho trường hợp nước ngầm có các đặc tính sau: pH: thấp ( dao động trong khoảng rộng) ; Sắt < 6mg/l; Mangan < 1mg/l; CO2: dao động trong khoảng rộng

- Ưu điểm: + Có thể giải phóng 85 – 90% lượng CO2 hòa tan, lượng O2 hòa tan lấy bằng 70% lượng bão hoà

+ Diện tích xây dựng nhỏ, công trình gọn nhẹ

+ Không khí được cấp bằng quạt gió nên chủ động

+ Tốc độ oxy hóa Fe2+ diễn ra nhanh chóng, đồng thời các khí hòa tan trong nước như H2S, CO2, NH3,… cũng thoát ra dễ dàng với tỷ lệ cao

° Ejector thu khí – lọc áp lực :

Hình 3.4 - Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng ejector thu khí và lọc áp lực

- Dùng ejectơ thu khí cho trường hợp trạm có công suất nhỏ (đến 500m3/ngày)

- Công nghệ này chỉ áp dụng cho trường hợp cần thu oxy và không cần khử CO2

- Ưu điểm:

+ Ổn định, quản lý dễ dàng, di chuyển và lắp đặt nhanh

+ Có khả năng công xưởng hóa

+ Công trình gọn nhẹ và chiếm diện tích ít

- Nhược điểm:

+ Chi phí điện cao

Ejectơ thu khí

Bầu trộn khí Bể lọc áp lực

Bể chứa nước sạch Chất khử trùng

+ Hạn chế lượng CO2 thoát ra

-Biện pháp làm thoáng bằng ejectơ thu khí chỉ áp dụng cho trường hợp công suất nhỏ

° Máy nén khí – lọc áp lực :

Hình 3.5 - Sơ đồ xử lý nước ngầm bằng máy nén khí và lọc áp lực

- Công nghệ này thường sử dụng khi kết hợp khử sắt và mangan, áp dụng đối với trường hợp nước nguồn:

+ Mangan < 0,05mg/l + CO2 < 50mg/l

- Công nghệ này chỉ áp dụng trong trường hợp thu oxy và không cần khử CO2

- Ưu điểm:

+ Ổn định, quản lý dễ dàng, di chuyển và lắp đặt nhanh

+ Có khả năng công xưởng hóa

+ Công trình gọn nhẹ và chiếm diện tích ít

+ Có khả năng áp dụng cho diện tích bất kỳ

- Nhược điểm:

+ Chi phí điện cao

+ Hạn chế lượng CO2 thoát ra

3.5.1.2) Công nghệ khử sắt bằng hoá chất:

- Khi sắt tồn tại dưới dạng phức chất hữu cơ hoà tan thì phương pháp xủ lý bằng công nghệ làm thoáng không đạt hiệu quả Khi đó muốn hiệu quả xử lý cao thì cần kết hợp giữa phương pháp làm thoáng với phương pháp sử dụng hoá chất

Giếng Máy nén

khí Bể lọc áp lực Bể chứa nước sạch

Chất khử trùng

oxy hoá mạnh như: Clo, Ozôn, Kali pemanganat,… hoặc cho vào nước các chất keo tụ như FeCl3, Al2(SO4)3,…

- Công nghệ này chỉ thích hợp khử sắt có hàm luợng thấp, có thể kết hợp với khử mangan, áp dụng đối với trường hợp nguồn nước có đặc điểm sau:

+ Mangan <1mg/l + CO2 < 50mg/l

3.5.1.3) Công nghệ làm thoáng kết hợp với sử dụng chất oxy hoá mạnh :

- Công nghệ này áp dụng trong trường hợp hàm lượng sắt cao, có thể kết hợp khử mangan, khử thoáng trong nước Công nghệ này đòi hỏi chi phí đầu tư cao, năng lượng vận hành lớn

Kết luận: Dựa vào thành phần, tính chất nguồn nước và tiêu chuẩn chất

lượng cho từng nguồn nước mà ta có thể chọn các biện pháp xử lý hoá học khác nhau, kết hợp với các biện pháp cơ học để có thể tạo nên một sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thích hợp

° Các loại cặn lắng : Trong thực tế xử lý nước thường gặp ba loại cặn sau đây:

+ Cặn rắn: là các hạt phân tán riêng lẻ, có độ lớn, bề mặt và hình dáng

không thay đổi trong suốt quá trình lắng Tốc độ lắng cặn không phụ thuộc vào chiều cao lắng và nồng độ cặn (tốc độ lắng được xem như là không đổi theo thời gian lắng)

+ Cặn lơ lững: có bề mặt thay đổi, có khả năng dính kết và keo tụ với nhau

trong quá trình lắng làm cho kích thước và vận tốc lắng của các bông cặn tăng dần theo thời gian và chiều cao lắng

+ Các bông cặn: có khả năng kết dính với nhau, khi nồng độ lớn hơn

1000mg/l tạo thành các đám cặn, khi các đám cặn lắng xuống, nước từ dưới đi lên qua các khe rỗng giữa các bông cặn tiếp xúc với nhau, lực ma sát tăng lên làm hạn chế tốc độ lắng của đám bông cặn nên được gọi là lắng hạn chế Tốc độ lắng của đám mây các bông cặn phụ thuộc vào tính chất và nồng độ của hạt cặn

° Các loại bể lắng :

+ Bể lắng có dòng chảy ngang cặn rơi thẳng đứng: gọi là bể lắng ngang; hình

dáng mặt bằng có thể là hình chữ nhật hoặc hình tròn thường dùng để lắng cặn

thô và cặn keo tụ

+ Bể lắng có dòng nước đi từ dưới lên, cặn rơi từ trên xuống: gọi là bể lắng

đứng hình dáng mặt bằng có thể là hình vuông hoặc hình tròn

+ Bể lắng trong có lớp cặn lơ lững: nước đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ lững

được hình thành trong quá trình lắng, cặn dính bám vào lớp cặn, nước trong thu trên bề mặt, cặn thừa đưa sang ngăn nén cặn từng thời kỳ sẽ được xả ra ngoài Bể lắng trong có lớp cặn lơ lững dùng để lắng cặn có khả năng keo tụ

3.5.3) Lọc :

Lọc là một quá trình làm sạch nước bằng cách cho nước đi qua lớp vật liệu lọc nhằm giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn lơ lững và vi sinh vật ra khỏi nước Kết quả là sau khi lọc nước sẽ có hàm lượng cặn đạt tiêu chuẩn cho phép nước sẽ có chất lượng tốt hơn cả về mặt vật lý, hóa học, sinh học

Vật liệu lọc có thể sử dụng như sỏi, cát, than,… Trong đó cát được sử dụng rộng rãi nhất do giá thành rẻ và hiệu suất lọc cũng khá cao Có thể sử dụng nhiều lớp vật liệu lọc tạo thành nhiều lớp để tăng hiệu quả lọc Sau một thời gian làm việc lớp vật liệu lọc bị chít lại làm cho tốc độ lọc giảm dần Để khôi phục lại khả năng làm việc của bể lọc ta phải tiến hành rửa lọc có thể rửa bằng nước, bằng gió hoặc bằng gió nước kết hợp

Để thực hiện quá trình lọc nước có thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạo vật liệu lọc và các thông số vận hành khác nhau, có thể chia ra các loại bể lọc sau:

° Chia theo vận tốc lọc :

+ Bể lọc chậm: tốc độ lọc 0,1 – 0,5 m/h

+ Bể lọc nhanh: tốc độ lọc 2 – 15 m/h

+ Bể lọc cực nhanh: tốc độ lọc 25 m/h trở lên

° Chia theo chế độ dòng chảy :

+ Bể lọc trọng lực : lọc hở, lọc không áp

+ Bể lọc áp lực: bể lọc kín quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc

° Chia theo chiều của dòng nước :

+ Bể lọc xuôi: là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống như bể lọc chậm, bể lọc nhanh phổ thông…

+ Bể lọc ngược: là bể lọc có dòng chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên trên như bể lọc tiếp xúc

+ Bể lọc hai chiều: là bể lọc có dòng nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên xuống và từ dưới lên trên

° Chia theo số lượng lớp vật liệu lọc :

+ Bể lọc một lớp vật liệu lọc

+ Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc

° Chia theo cấu tạo của vật liệu lọc :

+ Bể lọc có vật liệu lọc ở dạng hạt

+ Bể lọc lưới: nước đi qua lưới lọc kim loại

+ Bể lọc có màng lọc: nước lọc đi qua màng được tạo thành trên bề mặt lưới đỡ hay lớp vật liệu rỗng

3.5.4) Khử trùng:

Khử trùng là một khâu quan trọng, bắt buộc cuối cùng trong quá trình xử lý nước ăn uống sinh hoạt Đây là một quá trình nhằm tiêu diệt, làm mất khả năng hoạt động của các vi sinh vật gây bệnh

° Hiện nay có nhiều biện pháp khử trùng nước có hiệu quả như :

+ Khử trùng bằng các tia vật lý

+ Khử trùng bằng các chất oxi hóa mạnh: các chất khử trùng như chlorine, chloramine, chlorine dioxide, O3, H2O2 …

+ Khử trùng bằng siêu âm

+ Khử trùng bằng phương pháp nhiệt…

Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất phương pháp khử trùng bằng các chất oxi hóa mạnh

° Cơ chế khử trùng : có ba cơ chế khử trùng chính trong nước cấp như sau :

+ Phá hủy hoặc làm suy giảm tổ chức cấu trúc tế bào

+ Làm cản trở quá trình trao đổi chất và năng lượng

+ Làm cản trở quá trình sinh tổng hợp và phát triển

Quá trình khử trùng chính là sự kết hợp của cả ba cơ chế này, tùy thuộc vào tác nhân khử trùng sử dụng và dạng vi sinh vật trong nước Trong xử lý nước cấp, khả năng oxi hóa các phân tử sinh học và khả năng khuyếch tán qua thành tế bào là cần thiết cho bất kỳ một tác nhân khử trùng hiệu quả nào

° Yếu tố ảnh hưởng : hiệu quả khử trùng là một hàm của các yếu tố sau

+ Dạng và liều lượng chất khử trùng

+ Dạng và nồng độ của vi sinh vật

+ Thời gian tiếp xúc trong bể

+ Đặc trưng của nước

3.6./ MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TRONG THỰC TẾ :

3.6.1) Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại trạm cấp nước nước Tam Bình 2, khu phố 3 – phường Tam Bình – quận Thủ Đức – Tp HCM công

suất 600m 3 /ngày do Trung tâm Nước Sinh hoạt và Vệ sinh môi trường Nông thôn quản lý

Hình 3.6 – Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại phường Tam Bình quận Thủ Đức

thành phố Hồ Chí Minh

° Đặc trưng nguồn nước :

3.6.2) Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại phường Hiệp Bình Chánh quận Thủ Đức thành phố Hồ Chí Minh công suất 400m 3 /ngày đêm:

Giếng

khoan

Nơi tiêu thụ

Deairato; Bể phản

ứng Bể điều hoà Bồn lọc áp lực

Bể chứa nước sạch Đài nước

Clo

Hình 3.7 – Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm tại phường Hiệp Bình Chánh quận

Thủ Đức thành phố Hồ Chí Minh

° Nhận xét:

Nước từ giếng khoan sau khi qua hệ thống bơm cấp 1 sẽ được đưa vào thiết bị Deairator Trong thiết bị Deairator hệ thống quạt gió sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ nước sau đó sẽ vào bể lắng ở phía dưới Tại bể lắng các hạt cặn sắt sẽ bị loại bỏ phần lớn tại đây Nước tiếp tục đưa vào bể chứa trung gian trước khi được dẫn hệ thống lọc áp lực Các hạt cặn còn lại sẽ được giữ lại nhờ vào các lớp vật liệu lọc Sau đó nước sẽ đưa vào bể chứa và clo cũng được bơm vào trong bể chứa nhờ vào bơm định lượng Tiếp theo nước sẽ

được đưa lên thủy đài và sau đó đưa vào trong mạng lưới tiêu thụ

3.6.3) Sơ đồ công nghệ nhà máy xử lý nước ngầm Hóc Môn công suất 65.000m 3 /ngày đêm:

Hình 3.8 – Sơ đồ công nghệ nhà máy xử lý nước ngầm Hóc Môn

° Nhận xét:

Clo Bể chứa

nước sạch Nơi tiêu thụ Đài nước

Giếng khoan

Bơm cấp 1

Thiết bị Deairator

Bể lắng đứng

Bể lọc áp lực

Bể chứa trung gian

Clo Bể chứa

Trạm bơm

cấp 2

Bể lọc nhanh Bể lắng tiếp xúc nhanh

Trạm bơm

cấp 1 chuyển tải nước thô Tuyến ống góp và Giàn mưa Bể trộn đứng

Ống chuyển tải và phân phối nước sạch Tiêu thụ

Xút Clo

Nước từ giếng khoan được đưa lên 4 đường ống 800 để đưa lên giàn phun

mưa Tại đây người ta cho thêm clo và vôi vào để tăng pH nhằm tạo điều kiện

để Fe2+ chuyển thành Fe3+ Sau đó nước được chuyển qua bể trộn đứng rồi sau

đó được đưa sang bể lắng tiếp xúc, nước sau khi lắng cho qua bể lọc nhanh

Nước sau khi lọc được dẫn đưa về bể chứa đồng thời clo được châm vào trong

đường ống dẫn để khử trùng

3.7./ CÔNG NGHỆ ĐỀ XUẤT :

Dựa trên tính chất của nước nguồn ta thấy hàm lượng sắt của nước nguồn khá

cao (11,5mg/l) và pH thấp (6,05) nên công nghệ xử lý được đề xuất như sau:

3.8./ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ :

Nước từ giếng khoan được dẫn lên giàn mưa nhờ vào bơm cấp 1 tại đây sẽ

xảy ra quá trình khử khí CO2 và hòa tan O2 vào nước đồng thời sẽ xảy ra quá

trình oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ Nước sau khi qua giàn mưa sẽ được vào trong bể

lắng đứng và đồng thời xút cũng được châm vào để nâng pH Tại bể lắng phần

lớn các bông cặn sẽ được lắng xuống đáy bể Tiếp theo sau đó nước sẽ được dẫn

sang bể lọc, tại đây sẽ xảy ra quá trình làm sạch nước thông qua các lớp vật liệu

lọc nhằm tách các hạt cặn lơ lửng Sau đó nước sẽ được dẫn sang bể chứa nước

sạch và châm clo vào khử trùng nước Nước sẽ phân phối vào mạng lưới cấp

nước nhờ vào hệ thống biến tần điều khiển và bơm cấp 2

Chương 4 :

TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

Bể lắng đứng

Giếng – Trạm

bơm cấp 1

Bồn lọc áp lực

Bể chứa nước sạch

Mạng lưới cấp nước

Giàn

mưa

Châm Clo Nâng pH

Trạm bơm cấp

2

Ngăn chứa trung gian

Xả cặn

4.1./ TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT THIẾT KẾ :

4.1.1) Lưu lượng tính toán cho hệ thống cấp nước tập trung được xác định theo công thức :

D000

.1

f

N.q)

đêmngày

/m(

TB

f = tỷ lệ dân được cấp nước (lấy theo bảng 3.1 /10 TCXD 33: 2006)

D = lượng nước phục vụ công cộng, dịch vụ, công nghiệp, thất thoát, nước cho bản thân nhà máy xử lý nước và lượng nước dự phòng (lấy 5-10% tổng lưu lượng nước phục vụ ăn uống)

- Đô thị loại I : (giai đoạn 2010)

+ Tiêu chuẩn nước sinh hoạt (a) : Ngoại vi : 120 lít /người.ngày

- Tỷ lệ dân được cấp nước (a) : Ngoại vi : 80%

+ Nước phục vụ công cộng (b) : 10% x a

+ Nước thất thoát (c) : 17% x (a+b)

+ Nước cho nhu cầu riêng của trạm : 7% x (a+b+c)

+ Nước dự phòng: 10% x a

- Số dân N n = 8.791 dân

- Nước dùng cho ăn uống sinh hoạt:

844 1000

8 , 0

* 8791

* 120

- Nước phục vụ công cộng :

- Nước thất thoát :

158 )

85 844 (

* 17 , 0 ) b a (

* 17 ,

0

- Nước cho nhu cầu riêng của nhà máy:

76 ) 158 85 844 (

* 07 , 0 ) c b a (

* 07 , 0

- Nước dự phòng:

85 884

* 1 , 0 a

* 1 ,

0

404 85

76 158 85 e d c b

 Q 884 404 1248 ( m3/ ngày đêm )

TB

4.1.2) Lưu lượng tính toán trong ngày dùng nước nhiều nhất Qmax.ngày:

max ngày TB

ngày

3 ngày

* 1248

ngày

qgiờ.max  giờ.max ngày.max

Trong đó:

+ K : dùng số dùng nước không điều hòa giờ

+: hệ số kể đến chế độ tiên nghi, chế độ làm việc của công trình

- max= 1.2 – 1.5

+ : hệ số kể đến số dân sống trong khu dân cư 8.791 dân :

-max= 1.3 ; (lấy theo bảng 3.2/11 TCXD 33: 2006)

-Kgiờ.max  max max 1,2*1,31,56

) giờ / (m 37 , 97 24

1498

* 56 1

max



4.2./ THIẾT KẾ GIẾNG KHOAN KHAI THÁC NƯỚC

4.2.1) Công suất thiết kế giếng được tính theo công thức sau :

) giờ / m ( T

Q

Trong đó :

Q maxngđ : lưu lượng ngày lớn nhất = 1498 (m 3 /ngày.đêm)

T : thời gian bơm cấp 1 hoạt động, dự kiến bơm hoạt động trong 1 ngày đêm là 20 giờ

) giờ / m ( 75 ) giờ / m ( 9 74 20

1498

giếng kế

 

4.2.2) Thiết kế công trình khai thác nước dưới đất:

4.2.2.1) Yêu cầu nước và chế độ dùng nước:

+ Công suất thiết kế: 75 m3/giờ = 1500 m3/ngày.đêm

+ Khả năng cấp nước thực tế:

- Qmaxngđ : lưu lượng ngày lớn nhất = 1.498 (m3/ngày.đêm )

- P: dân số sử dụng nước thực tế = 8.791 dân

- qtb : tiêu chuẩn dùng nước trung bình = 120 lít/người /ngày-đêm

-Kmaxngđ: hệ số không điều hòa ngày lớn nhất = 1,2

4.2.2.2) Số lượng giếng dự phòng:

- Giếng dự phòng được lấy theo bảng 5.1/18 TC33 :2006

- Trong đó: bậc tin cậy của hệ thống cấp nước lấy theo bảng 1.1/2 TC33 :

2006

- Bài toán thiết kế của luận văn có bậc tin cậy của hệ thống cấp nước là I

 Trạm thiết kế 2 giếng làm việc  số giếng dự phòng là 1 giếng

4.2.2.3) Chọn tầng chứa nước và thiết kế giếng khai thác

- Toàn khu vực công trình có đặc tính địa chất thủy văn có cấu trúc tốt, tầng chứa nước cách ly tốt với nước mặt tại điểm thi công

- Theo tài liệu khoan thăm dò cho thấy các thông số về trữ lượng của tầng này là rất tốt Hơn nữa việc thi công giếng đúng các quy trình, quy phạm kỹ thuật do đó trong quá trình khai thác không gây ô nhiễm các giếng xung quanh

Cấu tạo địa tầng :

0 – 15 m : Sét

15 – 31 m : Sét bột xám

31 – 44 m : Bột cát

44 – 55 m : Cát hạt nhỏ

55 – 66 m : Bột cát lẫn sét

66 – 74 m : Sét đỏ

74 – 89 m : Cát hạt to, vàng

89 – 99 m : Sét đỏ lẫn Laterit

99 – 141 m : Cát hạt nhỏ tới to, lẫn laterit tới vàng

141 – 156 m : Sét bột màu trắng xám

156 – 188 m : Cát lẫn sét đỏ

188 – 209 m : Bột sét màu trắng

209 – 236 m : Cát thô lẫn sạn sỏi màu trắng

236 – 240 m : Sét vàng

Giếng khai thác : số liệu của giếng như sau :

+ Độ sâu giếng :236 m

+ Đường kính khoan : Þ 450

+ Kết cấu giếng :

- Đường kính giếng : Þ245

- Ống chống thép Þ245 : 81 mét

- Ống chống thép Þ168 : 129 mét

- Ống lọc inox Þ168 : 21 mét

- Ống lắng PVC Þ168 : 06 mét

+ Thông số giếng :

- Mực nước tĩnh : 16,5m

- Mực nước động : 40 m

- Tỷ lưu : q = 40 / (40-16,5) = 1,7 (m3/m)

- Lưu lượng khai thác : 40 m3/giờ

4.2.2.4) Quy trình thi công, hoàn thiện giếng:

- Quy trình thi công khoan :

+ Sử dụng phương pháp khoan xoay theo đúng quy trình và quy phạm về khoan và lấy mẫu nhằm xác định địa tầng và cỡ hạt bằng thiết bị khoan công suất lớn, khả năng khoan với đường kính lớn nhất là 600 mm, độ sâu tối đa 300

m

+ Đường kính lỗ khoan kết thúc giếng là 400 mm

- Quy trình hoàn thiện giếng :

+ Chèn sỏi đường kính 3 – 5 mm từ đáy giếng lên đến độ sâu 200m nhằm

chức năng tạo khe hở cho giếng thu nước tốt hơn

+ Thực hiện công tác trám cách ly nhiễm bẩn bằng sét Bentonite vào khe hở giữa thành ống chống với lỗ khoan từ độ sâu 200m lên đến mặt đất

+ Thực hiện công tác thổi rửa lỗ khoan bằng bơm cao áp và máy nén khí công suất lớn nhằm làm sạch và tăng hiệu suất, lưu lượng giếng Công tác được làm tới khi nước trong

4.3./ HỆ THỐNG LÀM THOÁNG :

4.3.1) Lựa chọn công nghệ làm thoáng :

4.3.1.1) Tính toán trị số pH của nước sau khi làm thoáng và thủy phân sắt:

 Hàm lượng CO 2 sau khi qua hệ thống làm thoáng và thủy phân sắt :

K44

Với:

- K : độ kiềm của nước nguồn (mđlg/l).K = 87 mg/l = 1,74 mđlg/l

 : lực ion của dung dịch,  = 22.10 -6 * P

- P : tổng hàm lượng muối (mg/l);

Nếu hàm lượng muối khoáng  1000  = 0,022

-K 1 : hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic

Bảng 4.1 – Hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic

74 1

* 44

 Hàm lượng CO 2 sau khi qua hệ thống làm thoáng và thủy phân sắt :

) l / mg ( 76 , 141 5 , 11

* 6 , 1 C

 Độ kiềm của nước sau khi qua hệ thống làm thoáng và thủy phân sắt :



 Ko 0 , 036 Fe2K

Trong đó:

- K o : độ kiềm ban đầu của nước nguồn, K o =1,74 mđgl/l

- 0,036Fe 2+ độ kiềm giảm khi thủy phân 1 mg Fe

236 , 1 5 , 11

* 036 , 0 74 , 1

 Độ pH của nước sau khi qua hệ thống làm thoáng :

+ Từ hàm lượng CO2 và độ kiềm của nước sau khi qua hệ thống làm thoáng và thủy phân sắt, ta dựa vào toán đồ xác định pH hay nồng độ axít cacbonát trong nước thiên nhiên (hình 6.2/74 – TCXD 33 : 2006) để xác định pH của nước sau khi làm thoáng

+ Theo điều 6.243/81 TCXD 33:2006, ta áp dụng phương pháp làm thoáng trên các dàn tiếp xúc tự nhiên do :

- Hàm lượng CO2 sau khi trừ đi 80% = 28,3 mg/l

- Độ kiềm của nước nguồn sau khi qua hệ thống làm thoáng và thủy phân sắt : K = 1,236 mgđl/l

 pH của nước sau làm thoáng trên các dàn tiếp xúc tự nhiên do = 6,8

 Chọn hệ thống làm thoáng là giàn mưa

4.3.1.2) Lượng NaOH cần bổ sung để nâng pH :

- Lượng NaOH cần bổ sung để nâng pH từ 6,8 lên 7

10 6 , 8 10 7 2,33*10 6g/l 0,00234g/m3

*40

- Khối lượng NaOH sử dụng mỗi ngày:

45,0

Q

*m

MNaOH  (g/ngày)

Trong đó:

- Q: lưu lượng tính toán Q= 1500 m3/ngày = 80 m3/h

- m : lượng NaOH cần bổ sung để nâng pH của nước lên pH = 7

 7,8( g/ngày)

45,0

1500

*00234,

0

4.3.2) Cấu tạo và chức năng của giàn mưa :

- Giàn mưa hay còn gọi là công trình làm thoáng tự nhiên, có chức năng làm giàu oxy cho nước và khử khí CO2 trong nước Giàn mưa cho khả năng thu được lượng oxy hoà tan bằng 55% lượng oxy bão hòa và có khả năng khử được 75 – 80% lượng CO2 có trong nước Nhưng lượng CO2 còn lại sau làm thoáng không thấp hơn 5 – 6 mg/l

 Cấu tạo:

- Hệ thống phân phối nước

- Sàn tung nước

- Hệ thống thu, thoát khí và ngăn nước

- Sàn và ống thu nước

4.3.3) Xác định kích thước giàn mưa :

m mưa

- Q: lưu lượng tính toán, Q = 40 m3/ngày = 0.011 m3/s

q m : cường độ phun mưa: qm= 10 – 15m 3/m2h Chọn qm = 12 m3/m2h

2 mưa

giàn 3 , 5 m

12

40



 Chọn kích thước giàn mưa: L x B = 3,5m x 1m

 Chia giàn mưa thành 2 ngăn Kích thước của mỗi ngăn: L* x B* = 1,75m x 1m

4.3.4) Sàn tung nước:

- Chọn số sàn tung = 3

- Khoảng cách từ hệ thống phân phối nước đến sàn tung nước thứ nhất là 0,6

m

GVHD : TS ĐẶNG VIẾT HÙNG 36

- Khoảng cách giữa các sàn tung là 0,6 m

- Chiều cao phần làm thoáng: 0,6 * 3 = 1,8 m

- Chọn sàn tung nước là các tấm inox khoan lỗ có kích thước: l x b = 1,75m x 1m

- Đường kính lỗ khoan 10mm, bước lỗ 100 mm

- Số lỗ khoan theo chiều rộng :

) lỗ ( 9 100

100

* 2 1000

- Số lỗ khoan theo chiều dài :

) lỗ ( 17 100

100

* 2 1750

Mỗi tấm inox của sàn tung nước được khoan:17*9153( lỗ)

4.3.5) Hệ thống phân phối nước:

Dùng hệ thống giàn ống phân phối nước gồm ống chính và các ống nhánh đối nhau theo dạng hình xương cá

 Ống dẫn nước chính Dc :

- Đường kính của ống dẫn nước chính:



* v

* 3600

4

* Q

Trong đó:

- Q: lưu lượng tính toán (m 3 /giờ), Q = 40 m3/giờ

- v : vận tốc nước chảy trong ống chính (m/s) Theo quy phạm v =1,5–2 m/s Chọn v = 1,5 m/s

)m( 097,0

*5,1

*3600

4

*40





 Chọn ống dẫn nước chính có đường kính Dc = 114mm ( 114)

 Ống phân phối chính D PC :

Trên ống dẫn nước chính ta bố trí các ống phân phối chính Chọn khoảng cách giữa các ống phân phối chính là 1,75m Số ống phân phối chính trên giàn mưa là 2 ống, chiều dài mỗi ống phân phối là 1m Trên các ống phân phối chính

này có nối các ống nhánh theo hình xương cá

- Lưu lượng nước vào mỗi ống phân phối chính :

* 3600

q

* 4 D

pc

c

Trong đó:

- q c : lưu lượng nước vào mỗi ống phân phối chính, q c = 20 m 3 /giờ

- v pc : vận tốc nước chảy trong ống phân phối chính (m/s)

- Theo quy phạm chọn v =1,5 – 2 m/s Chọn v c = 2 m/s

) m ( 059 , 0

* 2

* 3600

20

* 4







 Chọn ống phân phối chính có đường kính Dnc = 73 mm ( 73)

 Ống phân phối nhánh d n :

Các ống nhánh được bố trí dọc theo chiều dài của ống phân phối chính

- Số ống nhánh trên một ngăn của giàn mưa:

l

B

* 2

m  * (ống)

Trong đó:

B * : chiều rộng của 1 ngăn giàn mưa (m) B * = 1m

l: khoảng cách giữa các trục của ống nhánh (qui phạm 250 – 350 mm)

Chọn l = 250 mm = 0,25m

6 ) 1 25 , 0

1 (

* 2

q c : lưu lượng nước vào mỗi ống phân phối chính, q c = 20 m 3 /giờ

m: số ống nhánh m = 6 ống

) giờ / m ( 33 , 3 6

*600.3

q

*4d

n

nh

Trong đó:

q nh : lưu lượng qua mỗi nhánh q nh = 3,33 m 3 /giờ

v n : vận tốc nước chảy trong ống nhánh Theo quy phạm chọn v = 1,6 – 2 m/s Chọn v n = 1.6 m/s

)m( 027,06,1

*

*3600

33,3

*4







 Chọn ống nhánh có đường kính dn = 0,032m ( 32)

Để nước có thể phân phối đều trên khắp diện tích giàn mưa, trên các ống nhánh được khoan hai hàng lỗ phân phối so le ở nửa bên dưới và có hướng tạo thành 45o so với phương thẳng đứng Đường kính các lỗ lấy 5 – 10mm, khoảng cách giữa các tim lỗ 150 – 200mm Chọn dl = 5mm

Tổng diện tích các lỗ này lấy bằng 30% diện tích ngang của ống phân phối chính (quy phạm 30 – 35%)

- Diện tích ngang của ống chính:

D

* F

2 pc pc

pc 2,827*10 m

4

06,0

3 8 , 48 * 10 m 10

* 827 , 2

* 3 ,

2

4

005 , 0

: tổng diện tích lỗ  = 8,48*10 -4 m 2

f l : diện tích của lỗ phun trên ống nhánh f l = 2*10 -5 m 2

  42 ( lỗ )

10

* 2

10

* 48 , 8